Чревната микробиота на бащата влияе върху следващото поколение

Проучване на групата на Хакет в Европейската лаборатория по молекулярна биология (EMBL) в Рим установи, че нарушаването на чревния микробиом при мъжки мишки увеличава риска от заболяване при бъдещото им потомство.

Чревният микробиом е микробната общност, която обитава стомашно-чревния тракт. Той е отговорен за производството на ензими, метаболити и други молекули, важни за метаболизма на гостоприемника и реакцията му към околната среда.

Следователно балансираният чревен микробиом е важен за здравето на бозайниците, помагайки за регулирането на имунната и ендокринната система. Това от своя страна влияе върху физиологията на тъканите в цялото тяло. Въпреки това, малко се знаеше за влиянието на чревния микробиом върху репродуктивната функция на гостоприемника и дали промененият бащин микробиом може да повлияе на здравето на неговото потомство.

Групата на Хакет в EMBL в Рим, заедно с групите на Борк и Цимерман в EMBL в Хайделберг, се заеха да отговорят на този въпрос. Резултатите им, публикувани в списание Nature, показаха, че нарушаването на чревния микробиом при мъжки мишки увеличава вероятността потомството им да се роди с ниско тегло при раждане и да бъде изложено на повишен риск от преждевременна смърт.

Предаване на информация на следващото поколение

За да проучат влиянието на чревния микробиом върху мъжката репродукция и тяхното потомство, изследователите променили състава на микробите в червата на мъжките мишки, като ги третирали с обичайни антибиотици, които не навлизат в кръвния поток. Това причинява състояние, наречено дисбиоза, при което микробната екосистема в червата се нарушава.

След това учените анализирали промените в състава на важни метаболити в тестисите. Те открили, че дисбиозата при мъжки мишки е повлияла на физиологията на тестисите, както и на състава на метаболитите и хормоналната сигнализация. Поне част от този ефект се дължи на промени в нивата на ключовия хормон лептин в кръвта и тестисите на мъжки с индуцирана дисбиоза.

Тези наблюдения показват, че бозайниците имат „ос черва-зародишна линия“, която е важна връзка между червата, неговата микробиота и зародишната линия.

За да разберат значението на тази „ос чревна линия-зародиш“ за наследствеността, учените кръстосвали или нелекувани, или дисбиотични мъжки с нелекувани женски. Малките от дисбиотични бащи имали значително по-ниско тегло при раждане и повишена смъртност след раждане. Различни комбинации от антибиотици, както и лечение с лаксативи, предизвикващи дисбиоза (които също нарушават микробиотата), имали подобни ефекти върху потомството.

Важно е да се отбележи, че този ефект е обратим. След като антибиотиците бъдат спрени, микробиомите на бащите се възстановяват. Когато мишки с възстановени микробиоми се чифтосват с нелекувани женски, тяхното потомство се ражда с нормално тегло и се развива нормално.

„Наблюдавахме, че междугенерационните ефекти изчезват след възстановяването на нормалния микробиом. Това означава, че всяка промяна в чревния микробиом, която би могла да причини междугенерационни ефекти, може да бъде предотвратена при бъдещите бащи“, каза Пиър Борк, директор на EMBL Heidelberg, който е участвал в проучването.

„Следващата стъпка е да се разбере подробно как различни фактори на околната среда, като лекарства, включително антибиотици, могат да повлияят на бащините зародишни линии и следователно на ембрионалното развитие.“

Айле Денбоба, първи автор на статията и бивш постдокторант в групата на Хакет, сега ръководител на група в Института по имунология и епигенетика „Макс Планк“ във Фрайбург, Германия, добави: „Изследването произтича от желанието да се разбере влиянието на околната среда върху бащите, като се разглежда чревният микробиом като мост между взаимодействията между гостоприемника и околната среда, създавайки достатъчен модел на причините за оценка на междугенерационните здравни рискове в сложни екологични системи.“

Влиянието на бащите върху риска от заболявания по време на бременност

В своята работа Хакет и колегите му също така установяват, че дефектите на плацентата, включително лоша васкуларизация и бавен растеж, са по-чести при бременности с дисбиотични мъже. Дефектните плаценти показват признаци на често срещано усложнение на бременността при хората, наречено прееклампсия, което води до слаб растеж на потомството и е рисков фактор за широк спектър от заболявания по-късно в живота.

„Нашето проучване демонстрира съществуването на комуникационен канал между чревния микробиом и репродуктивната система при бозайниците. Освен това, факторите на околната среда, които нарушават тези сигнали при бъдещите бащи, увеличават риска от неблагоприятно здраве на потомството, като променят развитието на плацентата“, каза Джейми Хакет, координатор на изследователския проект и ръководител на групата EMBL Rome.

„Това означава, че при мишките бащината среда непосредствено преди зачеването може да повлияе на характеристиките на потомството, независимо от генетичното наследство.“

„В същото време открихме, че този ефект се проявява само в едно поколение и трябва да подчертая, че са необходими още изследвания, за да се проучи колко широко разпространени са тези ефекти и дали са от значение за хората. Има присъщи разлики, които трябва да се вземат предвид при пренасянето на откритията от мишки върху хората.“

Хакет продължи: „Но предвид широкото използване на хранителни и антибиотични практики в западната култура, за които е известно, че нарушават чревния микробиом, е важно да се разгледат по-отблизо междугенерационните ефекти на бащите и как те могат да повлияят на резултатите от бременността и риска от заболявания сред населението.“